现场组装换流变压器采用汽相干燥处理方式的探讨及应用

2014-05-23陈敏懋雷园园赵林杰

电气技术 2014年1期

陈敏懋雷园园赵林杰

（1.西安西电变压器有限责任公司，西安 710077；2.南方电网科学研究院有限责任公司，广州 510080）

随着我国特高压电网迅速发展趋势，“十二五”发展期间国家将在电力建设方面投资建成16 条特高压直流输电线路。因此，特高压、大容量换流变压器的需求量会越来越大，但对于交通运输十分困难的区域，特高压、大容量换流变压器的运输问题将成为制造厂家的首要难题，为解决此大型换流变压器的运输问题，采用分体运输、现场组装技术创造了一个非常有效和相对成本较低的生产方式。

现场组装换流变压器的每一道工序都有许多难点，特别是控制器身绝缘不受潮将是最重要和难度最大的关键工艺之一；以往通常采用塑料薄膜防护和控制器身暴露时间来避免器身受潮，如果器身受潮将对产品进行热油循环加热和热油喷淋加热方式消除器身绝缘的含水量，但无论采用那种方式工作量大、时间长、效果一般；针对这些情况，本文通过对现场组装换流变压器工艺过程分析以及移动汽相干燥设备的应用研究，制定了现场组装换流变压器现场干燥处理工艺。

1 现场组装换流变压器现场器身干燥工艺研究的必要性

1.1 现场组装换流变压器的解体、运输及组装过程

专门设计的现场组装换流变压器在厂内完成组装和出厂试验后，拆除附件，采用先进的解体技术，本体解体成线圈、U 型铁心、上铁轭、上中下节油箱，如图1所示；各部件装入专用运输箱，箱内充入干燥空气或变压器油运输至现场。

现场组装过程与厂内分解过程相反，如图2所示；解体装箱、运输及现场组装过程必须采取措施以避免器身绝缘受潮。

为避免器身绝缘受潮，现阶段通常有两种基本工艺过程：①一种是用塑料薄膜把变压器每柱器身和相关绝缘件外表包裹起来，进行保护；②另一种时根据操作现场环境湿度和温度控制器身暴露的时间；③这样的工艺方法，厂内解体装箱过程周期长，而且要长时间占用真空烘房和工作场地，在现场组装时周期更长，生产效率较低。

图1 变压器解体示意图

图2 变压器组装示意图

1.2 器身绝缘受潮对换流变压器的影响

现场组装换流变压器器身在解体装箱或现场组装过程中，绝缘材料容易受潮，这些水分将严重影响着变压器介质的电气强度、介质损耗和油的含水量。根据实验表明，绝缘材料中水的质量分数低于1%，油中水的质量分数小于15×10-6（80℃）时为变压器运行条件下绝缘中质量分数的极限值，当绝缘中水的质量分数大于2%，油中水的质量分数大于30×10-6时，闪络电压会明显降低。

换流变压器在承受交流电压的同时还有承受直流电压，由于绝缘纸板的绝缘电阻远远大于绝缘油的绝缘电阻，在稳态直流电压作用下，几乎所有的直流电压都作用在纸板上。器身中的绝缘材料受潮后，会大大降低绝缘件的击穿电压，同时，绝缘件中的水分还会进入变压器油中，降低变压器油的绝缘强度。因此器身绝缘受潮会直接影响到换流变压器自身性能及运行的整体效果。

1.3 现场变压器器身绝缘受潮时的处理工艺

目前，在现场通常采用热油循环及热油喷淋的方法干燥受潮的器身，但处理过程周期较长，且效果未必理想。

因此，针对高电压、大容量的现场组装换流变压器，寻找一种现场切实可行的器身干燥方式来保证产品质量和提高生产效率是很有必要的。

2 现场组装换流变压器现场汽相干燥工艺的论证

汽相干燥因用煤油蒸汽作为加热介质，干燥过程几乎是在一个无氧的状态下进行，具有加热温度高、干燥速度快、干燥时间短、加热均匀、干燥彻底、能清洗变压器上的杂物等优点。这些在变压器制造厂内固定式汽相干燥设备的使用中已经得到充分证明，并已经得到世界公认。

移动式汽相干燥设备不受环境限制，在组装现场可对组装好的换流变压器器身进行干燥处理。

2.1 移动式汽相干燥设备的系统组成及工作原理

移动式汽相干燥设备整个系统采用模块式结构，可满足“车载移动”和“现场处理”的特殊要求，主要由真空机组与冷凝模块、蒸发器和电加热器模块、粗过滤器和返回溶剂模块、储油罐+废油罐模块、水箱和冷却水机组模块、保温被及油箱加热装置模块等组成。其是典型的外置蒸发器汽相干燥设备，用变压器油箱代替真空罐对变压器器身进行干燥处理。

2.2 现场干燥处理的主要工艺过程

1）设备的摆放

移动式汽相干燥设备分模块摆放在变压器的周围，如图3所示。

图3 移动式汽相干燥设备与变压器布置示意图

2）准备工作

在现场将器身组装完毕，装上上节油箱，直接在油箱上装移动式汽相干燥设备的连接管道、测温元件以及油箱保温装置等。

3）干燥处理过程

干燥处理过程分为5 个阶段：准备阶段、加热阶段（包括中将降压和中间蒸馏）、降压阶段、高真空阶段、解除真空阶段，这些干燥处理过程和固定式汽相干燥的过程基本相同，其工艺流程如图4所示。

图4 汽相干燥工艺流程

2.3 移动式汽相干燥设备干燥产品的实际效果

我公司从2012年开始研究采用移动式汽相干燥设备干燥变压器器身的方法，并在2014年初在厂内成功实现了该方法处理500kV 变压器，干燥处理过程记录曲线见图5。同时，与同型号的500kV 变压器器身在固定式汽相干燥设备中干燥处理结果进行对比，处理结果的统计参数对比见表1，干燥处理后的产品绝缘试验参数统计值见表2。

从图4、图5及表1结果可见，移动式汽相干燥设备和厂内固定式汽相干燥设备干燥变压器器身工艺流程基本相同，并具有同样的干燥效果。因此，建议在进行现场组装换流变压器现场组装后器身干燥合格的条件为：①油箱本体高真空维持时间不小于50h，最终真空压力≤15Pa；②连续无出水维持时间6h 以上；③铁心温度≥100℃。